浅析110—220kV高压输电线路防雷技术

程凯

摘要：随着我国经济的快速发展，对电力需求也不断增加，同时对供电可靠性的要求也越来越高，因此提高供电系统的平稳运行已成为电力系统的当务之急。本文就110-220kv高压输电线路防雷技术做了简要探讨。

关键词：高压输电线路；防雷措施

前言

雷電对输电线路安全运行危害极大，经常造成绝缘子闪络事故，在山区、交通不便的地区，给巡视、查找故障增加不少困难。江苏地区雷电偶偶伴有瞬间大风与急雨，极大的风速经常造成高大树木倒落导线上、输电线振动、横向碰击和倒杆断线的发生。如对这些现象处理不及时的话，就会造成电力事故，严重时会危机人们生命财产的安全。

1雷击线路跳闸原因分析

如果出现了架空的高压输电线路雷害事故，一般都会经过以下四个阶段：第一，高压输电线路受到雷电过电压的作用；第二，输电线路发生闪络；第三，输电线路从冲击闪络转变为稳定的工频电压；第四，线路跳闸，供电中断。而雷击线路跳闸的原因有很多，本文就3方面进行分析，分别是线路气候环境、线路地理环境、线路本体分析。

1.1线路气候环境分析

经过这方面的分析我们发现，并不容易有效地防止由于高压输电线路在雷电情况下出现的雷击跳闸。地区上的差异，以及环境上的差异，都有各自的雷电活动周期和规律，比如在高山、丘陵、江河湖泊地区，地形比较复杂，雷云、暴雨天气比较多，这些地区的线路在某一个区段就会出现易雷击区、易雷击带和易雷点。如果这种区段未采取任何防雷措施，就非常容易发生雷击跳闸故障。

1.2从110kv-220kv高压输电线路地理环境分析

设有高压输电线路的部分地区土壤电阻率不小，最终使杆塔接地电阻不下，这样就很可能出现反击跳闸的情况；而山区线路导线遭受雷电绕击的情况是比较多的，山坡倾角使导线的暴露弧面变大，这样就更加容易出现雷电绕击情况了。

1.3从110kv-220kv高压输电线路本体分析

致使雷击线路跳闸的原因主要是线路本体有以下缺陷：

（1）线路设计上，在进行输电线路工程设计时，雷电日的取值与实际情况可能会出现偏差，通常情况下，雷击跳闸次数越多，雷暴日也就越高，当设计中的雷暴日低于实际情况时，就会降低高压输电设备的耐雷能力；没有充足的设计所需的雷电数据，现在设计主要是根据主要雷电参数来进行的，主要是依据输电线路的工程设计的地区长期观测后而得出来的统计数据，但是这些数据并不能精确地反应各地实际雷电活动，相比之下仍有相当差异。

（2）线路运行维护方面，当绝缘子串中有零值，或者没有及时的检测出低值绝缘子时，绝缘子串的闪络电压变小会使耐雷水平比设计值要小；有的地区为了要提高其防污能力，使用的不是瓷绝缘子，而是合成绝缘子，在这种情况下，如果均压环之间的空气间距小于原设计，会使耐雷能力变弱；经过长时间的使用之后，有的接地装置已经被腐蚀了，还可能已经烂断了，这时如果遭受雷击，反击跳闸率会非常的高；另外，有的地区因为没有正确清楚地分析出现雷击故障的原因，自然无法做到对症下药，最终不能达到应有的效果。

2输电线路防雷措施

2.1开展雷电参数的分析工作

结合输电智能巡检系统科技项目的实施，对110kV及以上输电线路杆塔均实现GPS卫星定位，并将数据输入雷电定位系统中去。今后凡是地区内出现雷电日时，都可及时查询输电线路附近雷电活动情况，进行雷电活动参数的分析，以确定线路可能遭受雷击的几率，划分出输电线路遭受雷害的等级，并采取相应的防雷措施。

2.2架设避雷线

这是高压线路防雷的基本措施，其主要作用是防止直接雷击导线，发生危及绝缘的过电压。装设避雷线后，雷电流即沿避雷线经接地引下线进人大地，从而可保证线路的平安供电。依据接地引下线接地电阻的大下，在杆塔顶部形成不同的电位；同时雷电波在避雷线中传波时，又会与线路导线耦合而感应出一个行波，但这行涉及杆顶电位作用到线路绝缘的过电压幅值都比雷电波直击档中导线时发生的过电压幅值小的多。110kV及以上电压等级的线路普通都应全线架设避雷线。

2.3使用线路避雷器

在多雷区，使用合适的线路避雷器对防止雷害事故非常有效。因为避雷器动作后限制了绝缘子两端的电位差，可有效地防止反击事故发生。现场运行经验表明。在雷电多发地段的线路上安装若干组线路避雷器。对防止雷击跳闸事故非常有效。为了限制雷电波沿线路侵入发电厂或变电所。可在线路的终端塔再安装一组线路型避雷器。据有关资料介绍。安装线路避雷器的杆塔对接地可不做严格要求，这是不恰当的。因为线路避雷器像其他防雷设施一样。也是通过接地装置把雷电流泄人大地因而对杆塔接地电阻和接地引下线都应严格要求，因线路上安装的避雷器不便维护。所以要尽量选用免维护的线路避雷器。

2.4降低杆接地电阻

雷击杆塔时的塔顶电位与杆塔接地电阻密切相关，降低杆塔接地电阻是防止反击的有效措施。接地电阻超标的杆塔往往是在山区地质和地势复杂的地段，降阻十分困难。应根据具体情况特殊设计。充分利用杆塔所在处的地形。采用切实可行的降阻措施在实际工程中。存在一些不当的降阻措施，如对杆塔进行降阻时。不管地质结构如何，都采用打深井的方法进行降阻处理。因为杆塔接地的主要作用是防雷。而雷电流属于高频电流。有很强的趋肤性，在地中的流动也只是沿地表散流。深层土壤并不起作用。因此送电线路杆塔接地应以水平射线结合降阻剂降阻的方法进行降阻改造。而不能单纯依靠打深井的办法进行降阻。根据经验。充分利用现场地势，沿等高线做水平射线或在岩性地带利用岩性裂缝铺设水平接地体并施加膨润土类降阻剂。可有效地降低杆塔接地电阻。

2.5架设耦合地线

耦合地线的主要作用：一是增大避雷线与导线之间的耦合系数，从而养活绝缘子串两端电压的反击和感应电压的分量；二是增大雷击塔顶时向相邻杆塔分流的雷电流。在导线下方架设耦合地线的分流和耦合作用，使线路耐雷水平提高。对于110kV输电线路，不仅减少反击跳闸次数，也减少了一相导线绕击后再对另一相造成反击跳闸的机率。

2.6提高线路耐雷水平，加强线路绝缘

线路运行单位应加强对绝缘子的全过程管理，加大对绝缘子的检测力度，嚴把质量检验关，防止劣质绝缘子挂网运行。对于已经挂网运行的绝缘子，应严格按照《架空送电线路运行规程》的规定，定期对零、低值绝缘子进行检测，对不合格的应及时更换，并对绝缘子的劣化率进行统计和分析，确保线路绝缘始终满足运行要求。此外，对于个别特殊区段和一些雷击频繁地区，可采取一些有针对性的措施，适当加强线路的绝缘配合，以提高其耐雷水平。通常情况下110kV线路单串悬垂绝缘子串的绝缘子为7片，单串耐张绝缘子串的绝缘子为8片，基本能满足防雷要求。但为了进一步增强线路的耐雷水平，提高绝缘子串承受的50%冲击放电电压值，每串绝缘子串可适当增加1片。实践证明，一些增加了1片绝缘子的新线路投入运行后，耐雷水平大大增强，很少发生雷击跳闸事故。合成绝缘子以其重量轻、强度高、免维护、防污性能好等特点深受一些线路运行单位的青睐，广泛使用于线路的不同区段。但运行经验表明，在多雷区使用合成绝缘子，往往容易造成雷击跳闸事故。究其原因，合成绝缘子虽有上述优点，但其缺点也是显而易见的，如常规尺寸的合成绝缘子的防雷性能较差，110kV线路上的合成绝缘子雷电全波冲击耐受电压仅有500kV，而相同电压等级线路上的瓷绝缘子雷电全波冲击耐受电压却高达600kV，比合成绝缘子高出20%。

2.7采用消弧线圈接中央式

在雷电活动剧烈时，接地电阻又难于降低的地域，关于110kV及以下电压等级的电网，可采用系统中性点不接地或经消弧线圈接中央式。这样可使大多数雷击单相闪络接地缺点被消弧线圈消狐，不至于发长成为继续共频电弧。而当雷击惹起二相或许三相闪络缺点时，第一相闪络并不会形成跳闸，先闪络的导线相当于一根避雷线，添加了分流和对未闪络相的耦协作用，使未闪络相绝缘上的电压下降，从而提高了线路的耐雷水平。我国的消弧线圈接中央式运转效果良好，雷击跳闸率大约可以降低1/3左右。

2.8装设自动重合闸

雷击缺点约90%以上是瞬时缺点，所以应在变电站（所）装设自动重合闸装置，以便及时恢复送电。据统计，我国110kV及以上的高压线路重合闸成功率达57%～95%，因此规程（SDJ7-79）要求“各级电压线路应尽量装设三相或单相重合闸”。同时明白强调“高土壤电阻率地域的送电线路。必需装设自动重合闸装置”。装设自动重合闸装置是防雷维护的有效措施之一。

3结语

110kV输电线路遭受雷击既然是不可猜测，不可避免的，那么我们应顺其自然，以疏导为主，对于110KV输电线路应满足设计规程所要求的接地电阻和耐雷水平，必要时要进行校验，以便选择适当的保护措施。